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Einrichtung zur Stromversorgung von Werkstücken beim Durchlauf elektrophoretischer
Lackierbäder Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromversorgung von Werkstücken
beim Durchlaufen von elektrophoretischen Lackierbädern, bei der die zur Stromzufuhr
längs des Bades vorgesehenen S.tromschienen, an denen die Stromabnehmer schleifen,
- in Durchlaßrichtung gesehen - in einzelne Abschnitte unterteilt
sind. Elektrophoretische Lackierbäder werden heute als Takt- oder als kontinuierliche
Durchlaufanlagen ausgeführt. Bei großen Stückzahlen des Lackiergutes werden wegen
des hierbei möglichen kontinuierlichen Betriebs die Durchlaufanlagen vorgezogen.
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Der Lackiervorgang vollzieht sich in beiden Fällen so, daß sich an
dem an positiver Gleichspannung liegenden Lackiergut die Lackpartikel
aus
der wäßrigen Dispersion niederschlagen. Bei Vernachlässigung von sekundären Vorgängen
im Bad besteht dabei zwischen der niedergeschlagenen Lackmenge und der bei diesem
Vorgang transportierten Strommenge ein fester Zusammenhang. Liegt am elektrophoretischen
Lackierbad eine geregelte Spannung an, so stellt sich der Strom entsprechend dem
konstanten Widerstand des Lackbades unl dem mit wachsender Schichtdicke steigenden
Widerstand der Lackschicht frei ein und fällt im allgemeinen zeitlich etwa nach
einer e-Funktion ab. Regelt man dagegen den Strom, z.B. auf einen konstanten Wert,
so muß die Spannung infolge des wachsenden Widerstandes der Lackschicht ständig
gesteigert werden.
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Die für eine bestimmte Schichtdick'e erforderliebe Lackierzeit ist
jedenfalls sowohl bei der Spannungsregelung als auch bei der Stromregelung dem Strom-Zeit-Integral
proportional.
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Die Regelung auf konstante Spannung, wie sie heute bei Du rchlaufbädern
üblich ist, hat dabei den Nachteil, daß infolge der steigendenImkechichtdicke der
Witkungsgrad der Abscheidung laufend ve'rringert wird, da ein immer größerer Teil
der Spannung an der Lackschicht selbst anliegt. Die erreichbare Schichtdicke ist
daher bei gleicher Lackierzeit geringer als bei Anlagen mit Stromregelung. Eine
Regelung des Badetrozes auf einen konstanten Wert hat anderseits den Nachteil, daß
die dazu notwendige Spannung u.U. so hoch g emacht werden muß, daß sich infolge
Gaabildung eine unerwünschte
poröse Struktur der Lackschicht ergibt.
Außerdem ist auch die Stromverteilung auf die einzelnen im Bad befindlichen Werkstücke
nicht kontrollierbar. Bei derartigen Anlagen hat man auch bereits vorgeschlagen,
die der Stromzufuhr di-enenden Stromschienen, die längs des Bades verlaufen, in
einzelne Abschnitte zu unterteilen, -um durch Ab- und Zuschalten der einzelnen
Streckenabschnitte - an denen jeweils-nur ein Lackierteil angeschlossen ist,
z.B. eine Automobilkarosserie - die Lackierzeit für das getauchte Teil festlegen
zu können; z.B. im Fall ungleichmäßiger Fördergeschwindigkeit.
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Die Erfindung betrifft nun eine derartige Anlage, bei der die Stromschiene
in einzelne Abschnitte unterteilt ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin,
die Stromversorgung der Werkstücke derart zu gestalten, daß sich ein optimaler Wirkungsgrad
der Lackierung für-jedes Werkstück ergibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß den einzelnen Stromschienenabschnitten jeweils von einer gemeinsamen
Spannungsquelle gespeiste Stellglieder mit eigenem Regler zugeordnet sind. Auf diese
Weisl kann jedem Werkstück je nach dem Grad seiner Lackierung und seiner
eingetauchten Fläche jeweils der Strom bzw. die Spannung zugeführt werden, die die
optimale Lackierwirkung ergibt und Schäden verhindert. Vorteilhafterweise sind dal#ei
für die Mehrzahl der Stellglieder Stromregler vorgesehen, durell die der Strom auf
einen konstanten Wert gehalten wird. Um_jedoch überhöhte Stromdichten beim Eintauchen
und Heraus ziehen-zu vermeiden, sind den am Anfang und Ende des Bades angeordneten
Stromschienenabschnitten Spannungsregler zugeordnet-. Um Kurzschlüsse möglichst
zu vermeiden, sind ferner vorteilhafterweise Mittel vorgesehen, durch die benachbarte
Stellglieder
während des Überganges des Werkstückes von-einem Abschnitt
zum nächsten gesperrt werden. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn als Stellglieder
Thyristoren verwendet wer'den, da diese einen verhältnismäßig geringen Schaltungsaufwand
mit gleichzeitig nahezu trägheitsloser Steuerbarkeit vereinen.
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Die Erfindung sei anhand einer Zeichnung näher erläutertt Wie aus
der Zeichnung ersichtlich, werden Automobilkarosserien 4 mittels einer nicht gezeichneten
Fördervorrichtung durch ein elektrophoretisches Lackierbad 1 in Pfeilrichtung
10 geführt. Das eigentliche Lackbad 3 besteht dabei aus einer Dispersion
von Lackpartikeln in entealztem Wasser. Beckenumrandung 2 und Karoeserien-4 werden
nun als Elektroden benutzt, an die eine Gleichspannung angelegt wird. Infolge der
hierdurch auftretenden Teilchenwanderung kommt eine Lack beschichtung der als Anode
dienenden Karosserien 4 zustande.
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Im folgenden sei nun die Stromzuführung der Elektroden näher ge-,schildert.
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Aus einem Dreiphasennetz 24 wird über Trennschalter 21 und Leistungs-m
schalter 20 ein Verteiltransformator 19.gespeist, an dessen Unterspannungswicklungen
einzelne voneinander unabhängige Stellglieder 11
bis 14 angeschlossen werden.
Die Stellglieder bestehen dabei aus einer halbgesteuerten Drehstromgleichrichterbrückenschaltung
mit
Thyristoren 22 und Gleichrichtern 23. Jedes dieser Stellglieder
speist über (zu Betriebsschaltungen dienende) Gleichstromschütze 5
mit seinem
positiven Skannungspol einen der Abschnitte 9 einer sich längs des Bades
erstreckenden Stromschiene.
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Die negative Spannung führenden Ausgänge der Stellglieder liegen alle
auf gleichem Potential und sind an eine durchgehende Schiene 8
und die Beckenwandung
2 angeschlossen. Im Bereich jedes Abschnittes 9
befindet sich jeweils eine
Karosserie 4, an die über an den Schienenabschnitten 9 schleifende Stromabnehmer
6 positives Potential .angelegt ist. Im Inneren der Karosserien liegende
Hilfselektroden 5
werden durch an der Schiene 8 liegende Stromabnehmer
7 mit negativem Potential versorgt. Dabei sind der Übersichtlichkeit halber
Stromabnehmer 6 und 7 getrennt gezeichnet. In der praktischen Durchführung
werden sie natürlich in einer Baueinheit zusammengefaßt sein.
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Jedem der einzelnen Stellglieder 11 bis 1.4 ist nun ein eigener
Regler 16 bzw. 161 mit Sollwertgeber 18 zugeordnet. Ferner
ist an jedem Regler noch eine Impulesperre 17 vorgesehen, durch die sich
diejeweiligen Stellglieder sperren lassen, und zwar dann, wenn die Stromabnehmer
die Trennetellen zwischen den einzelnen Abschnitten 9 passieren. Andernfalls
würden Ausgleichsströme entstehen, wenn zwei benachbarte Schienenabschnitter unterschiedliche
Spannung führen würden.
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Die auf der Stromachiene echleilfenden Stromabnehmer sind dabei, .ebenso
wie die Trennstellen der einzelnen Abschnitte 9, in dem
.Abstand
voneinander angeordneti den die an der Förderrichtung hängenden Karos"serien 4 voneinander
haben.
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Die Stellglieder 12 und 13 werden nun durch ihre Stromregler
16
so gesteuert, daß ständig ein konstanter Strom zu jeder der in diesen Abschnitten
befindlichen Karoeserien 4 fließt; dagegen werden die Stellglieder 11 und
14 am Eingang bzw. Ausgang des Bades durch ihre Spannungsregler 161 auf konstante
Spannung gesteuert, um zu hohe Stromdichten beim Eintauchen bzw. Herauskommen aus
dem Bad zu verhindern.
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Der Einfachheit halber sind nur zwei Stellglieder 12, 13 mit
konstanter Stromregelung gezeigt; in Wirklichkeit werden sich natürlich zwischen
dem Badanfang und dem Badende noch eine Vielzahl von einzeln gespeisten Stromabschnitten
9 befinden.
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Die geschilderte Stromversorgung hat den Vorteil, daß im Bad jedes
Werkstück, unabhängig vom anderen, ge rade an das Potential gelegt werden kannt
das - bei konstanten oder nach einer gewüns-chten Funktion vorgegebenen Strom
- einen optimalen Lackauftrag erzeugt.
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Damit wird der Vorteil des großen Durcheatzes mit dem einer Stromregelung
vereint.
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Als Stellglieder werden im Ausführungebeispiel Thyristoren
verwendet. Es könnten natürlich auch Regeltransformatoren oder Magnetverstärker
mit nachgeschalteten Gleichrichtern verwendet werden. Die Steuerung mit Thyristoren
hat jedoch den Vorteil, daß sich der
apparative Aufwand vermindertg
da die Thyristoren gleichzeitig als Stellglied und als Gleichrichterelement verwendet
werden können. Außerdem ist durch die Thyristoren eine trägheitslose Regelung und
ein schnelles Abschalten von Kurzschlüssen im Bad möglich.